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4月17日 甲烷的取代反应规律
高考频度:★★★★☆
难易程度:★★★☆☆
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1 mol CH4与氯气发生取代反应,待反应完全后,测得四种产物的物质的量相等,则消耗氯气的物质的量是
A.1.5 mol B.5 mol C.2.5 mol D.4 mol
【答案】C
【解析】甲烷1 mol时根据碳原子守恒可知生成 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25 mol,而相应生成的HCl的量分别为0.25 mol、0.5 mol、0.75 mol、1 mol,每生成1 mol HCl就要消耗1 mol氯气,因此氯气的量与HCl的量相等,为0.25 mol+0.5 mol+0.75 mol+1 mol=2.5 mol,答案选C。
解题必备
甲烷发生取代反应的有关规律
1.反应条件和反应物
反应条件为光照,反应物为卤素单质。例如甲烷与氯水、溴水不反应,但可与氯气、溴蒸气发生取代反应。
2.反应产物
虽然反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不同,但甲烷与氯气反应的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物。
3.物质的量的关系
CH4与Cl2发生取代反应时,每1 mol H原子被取代,消耗1 mol Cl2分子,同时生成1 mol的HCl分子。
4.注意事项
(1)有机反应比较复杂,常伴随很多副反应发生,因此有机反应方程式常用“―→”。
(2)CH4与Cl2的反应逐步进行,应分步书写。
(3)当n(CH4)∶n(Cl2)=1∶1时,反应并不只发生CH4+Cl2
CH3Cl+HCl,其他反应仍发生。
5.取代反应与置换反应的比较
取代反应
置换反应
可与化合物发生取代,生成物中不一定有单质
反应物、生成物中一定都有单质
反应能否顺利进行受催化剂、温度、光照等外界条件的影响较大。
在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属活动性顺序
分步取代,很多反应是可逆的
反应一般是单向进行
易混易错
1.甲烷的卤代反应的产物是混合物,而不是纯净物。
2.甲烷等有机物与氯气发生取代反应时,取代的位置和个数是难以控制的,因此制备卤代烃一般不采用取代反应。
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1.下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是
A.甲烷